무절연 고온 초전도 기술 이용한 초고자기장 발생 기술의 패러다임 전환 -

▲ 서울대 전기·정보공학부 한승용 교수

국내 연구진의 연구 결과가 Physics World가 주관한 “Top 10 Breakthrough for 2019”에 선정되었다.    

서울대 공대(학장 차국헌)는 전기정보공학부 한승용 교수팀이 무(無)절연 고온 초전도 인서트(insert) 자석을 이용해 45.5Tesla(1Tesla = 지구 자기장의 2만 배)를 달성한 연구결과가 Institute of Physics (IOP) 산하 Physics World에서 주관한 “Top 10 Breakthrough for 2019”에 선정되었다고 9일 밝혔다. 해당 연구는 미국 국립 고자기장연구소(National High Magnetic Field Laboratory)와 공동으로 진행되었으며, 올해 6월 Nature 본지에 한교수를 주저자로 게재되었다.

그동안 고온 초전도 자석 응용 연구에서 사고 시 초전도 자석의 운전 안전성 유지가 최대 난제였다. 한승용 교수는 기존 초전도 자석에서 필수적으로 여겨졌던 전기 절연을 의도적으로 제거하는 무절연 고온 초전도 자석(No-Insulation High Temperature Superconductor Magnet) 기술을 세계 최초로 제안하였으며, 이를 통해 초전도 자석에서 운전사고 발생 시, 사고 전류가 주변의 건강한 초전도 영역으로 자동 우회(automatic bypass)하도록 해 초전도 자석을 보호할 수 있음을 입증하였다. 그 결과 초전도 자석의 운전 안전성을 비약적으로 향상시키고 나아가 자석의 초소형화가 가능해져, 초전도 자석 제작 방식의 패러다임을 획기적으로 바꾼 것으로 평가받고 있다.

기존 44.8 T의 세계 기록을 보유했던 자석이 무게 35 톤에 달하는 초대형인데 반해, 무절연 고온 초전도 기술이 적용되는 경우 자석의 무게가 1/100이하로 줄어든다. 이로 인해 초고자기장 자석의 제작 및 운전 비용을 획기적으로 절감하고, 나아가 지금까지 기존 기술로는 상상하기 어려웠던 초고자기장을 활용하여 다양한 전기기기들의 성능을 비약적으로 개선시킬 수 있다.

Institute of Physics(IOP)는 1874년 영국 런던에 설립된 세계 최고 수준의 비영리 연구재단으로 현재 5만명이 넘는 정규 회원과 70개 이상의 국제 학술지를 운영하고 있다. Physics World는 IOP에 속한 물리학 전문 학술 잡지로 매월 발행되며 IOP의 모든 정규 회원들에게 배포되고 있다. Physics World는 2009년부터 매년 “Top 10 Breakthroughs of the Year”를 선정해오고 있다.

한 교수는 “무절연 고온 초전도 자석 기술은 MRI, 암 치료기, 신재생 에너지, 전기추진 등 광범위한 산업 분야에 빠르게 파급되고 있고, 특히 MIT에서 파생된 신생 기업인 Commonwealth Fusion System(CFS)이 2018년 1150억원의 대규모 펀딩에 성공하며 추진 중인 차세대 초소형 핵융합 장비에 핵심 기술로 적용되고 있다”고 밝혔다. MIT-CFS의 무절연 고온 초전도 초소형 핵융합 장비 기술은 Bill Gates가 선정하고 MIT Technology Review를 통해 발표한 “Top 10 Breakthrough Technologies in 2019”에도 선정되었다.

한교수의 초고자기장 무절연 고온 초전도 자석 관련 연구는 현재 삼성전자 미래기술 육성센터, 한국 연구재단 및 미국 국립과학재단의 지원으로 수행되고 있다.

[참고자료]

▲ Physics World의 Top 10 Breakthrough for 2019 로고 (위). 한교수의 연구팀이 개발하고 45.5 T 직류자기장 세계 최고 기록을 달성한 무절연 고온 초전도 인서트 자석(애칭: “Little Big Coil (LBC)”) (아래).